高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

(13分)小麦的染色体数为42条。下图表示小麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：I、II表示染色体，A为矮杆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗条斑病基因，均为显性。乙品系和丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来（图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段）

（1）乙、丙品系在培育过程中发生了染色体的               变异。该现象如在自然条件下发生，可为            提供原材料。
（2）甲和乙杂交所得到的F自交， F自交所得F中有                 种基因型，其中仅表现抗矮黄病的基因型有            种。
（3）甲和丙杂交所得到的F自交，减数分裂中Ⅰ甲与Ⅰ丙因差异较大不能正常配对，而其它染色体正常配对，可观察到               个四分体；该减数分裂正常完成，可生产          种基因型的配子，配子中最多含有         条染色体。

野生型家蚕翅为白色，饲养过程中偶然发现有的个体翅为黄色，为了解该性状的遗传方式，研究者设置了6组家蚕交配组合，统计相同时间段内的繁殖结果如下。

组合编号	I	II	III	IV	V	VI
交配组合	黄翅♀×白翅品种甲♂	黄翅♂×白翅品种甲♀	第I组F1自交	第I组F1×白翅品种甲	黄翅×白翅品种乙	第V组F1自交
子代家蚕总数（只）	黄翅	597	664	1364	346	0	176
白翅	0	0	463	359	956	792

（1）前四组的子代家蚕中黄翅和白翅性状均不存在性别差异，说明相关基因位于       染色体上，遗传符合       定律。
（2）V、VI组结果说明的翅色显隐关系似乎与前四组矛盾，但进一步研究发现白翅品种乙中另有一对位于非同源染色体上的基因与此有关，该基因可能会对黄翅基因的表达起抑制作用，导致V组子代全为白翅，VI组子代黄翅与白翅的比值接近于3：13。若该解释合理，第VI组子代中白翅家蚕应该有      种基因型。
（3）研究发现，家蚕体色为黄色与类胡萝卜素有关，但家蚕自身不能合成该类色素，只能从食物中摄取自身所需的色素分子，由此推断家蚕体内一定存在能与其吸收的色素分子结合的       ，协助色素分子向细胞内转运。为证实此推断，科学家可采用一定的技术抑制基因       表达出该物质，然后观察家蚕体色变化，若             ，则支持该推断。家蚕体色这一性状是          两种因素共同作用的结果。

玫瑰精油是世界上最昂贵的精油，被称为 “精油之后”，能调整女性内分泌、滋养子宫及缓解痛经和更年期不适等。
（1）为了使玫瑰能更好地服务于农业生产，科研人员不断地通过多种育种方式来改良本地玫瑰。已知科研人员做了如下处理，请分析回答：

丙玫瑰的基因型及其比例为                           。
（2）已知玫瑰为二倍体，某株玫瑰出现了可遗传的新性状，请设计一个简单实验来鉴定新性状的出现是基因突变还是染色体组加倍所致？（写出实验思路）                。
（3）已知玫瑰的花色由两对等位基因A（a）和B（b）调控。A基因控制色素合成（A为显性基因决定色素出现，AA和A a的效应相同），B基因为修饰基因，淡化颜色的深度（B为显性基因决定修饰效应出现，BB和Bb的修饰效应不同）。现有亲本P₁（纯种，白色）和P₂（纯种，紫色），杂交实验如右图所示。
①根据杂交实验结果，玫瑰的花色遗传应遵循         定律；
②F₂中开白花的个体的基因型有      种。
③从F₂中选取开紫色花的一粒种子，在适宜条件下培育成植株。为了鉴定其基因型，将其与F₁杂交，请用遗传图解分析，并用文字说明可能出现的实验结果，并得出相应的结论。

(14分)某种雌雄异株的二倍体草本经济植物，其花色由同源染色体上的一对基因控制，全为红色，在该种植物的一个大型种群中，发现一株白色雌花，据此回答下列问题：
(1)若已知该变异为一个基因突变引起的。某学生为探究该突变基因是位于常染色体还是X染色体上，设计了如下实验，请完善实验方案并确定该基因的位置。
实验步骤：
①根据突变植株的表现型确定则该突变属于         (填“显性”或“隐性”)突变。
②让该白色雌株与红色雄株杂交，得到F₁，选F₁中         作父本，         作母本杂交得F₂。
③观察F₂植株花的颜色，并统计。
④实验结果及预测：若                 ，则基因位于常染色体上；若               ，则基因位于X染色体上。
(2)若需进一步判断该突变类型是基因突变还是染色体数目变异。可分别取正常植株和突变植株制成装片。用显微镜观察对比细胞                 。

现有味甘汁多、消暑解渴、稳定遗传的绿皮（G）、红瓤（R）、小籽（e）西瓜品种甲与白皮（g）、黄瓤（r）、大籽（E）西瓜品种乙，三对基因自由组合。请根据下面提供的西瓜育种流程图回答有关问题：

（1）图中①过程所用的试剂为_______，通过②途径培育无籽西瓜的方法叫做______________，所结西瓜果实的表现型为___________________。
（2）通过③途径培育无籽西瓜时所用的试剂为__________。方法__________产生的无籽性状可以遗传给后代。（填②或③）
（3）过程⑤育种方法的原理是__________，图中F₁可以产生__________种基因型的配子。F₁逐代自交产生F_n的过程中，若不经过筛选淘汰，则该种群是否发生进化__________，原因是__________。

金鱼是由灰色野生鲫鱼经人工选育的一种常见观赏鱼。
I．金鱼的体色与体内黑色色素细胞、橙黄色色素细胞和淡蓝色反光组织的组合密切相关。研究表明，金鱼的体色受4对基因控制且独立遗传，4对基因隐性纯合时，金鱼体色表现为紫色。育种人员用紫色金鱼和灰色野生鲫鱼进行的杂交实验及结果如下：
A组：紫色金鱼雌雄交配，后代均为紫色个体；
B组：紫色金鱼与野生鲫鱼杂交。无论正交、反交，F₁代均为灰色（非紫色）个体；
C组：用B组中的F₁与紫色金鱼杂交，统计后代中灰色（非紫色）个体为2867个，紫色个体为189个，比例约为15∶1。
(1)B组实验结果说明__________________是显性性状。
(2)B组实验所得F₁自交，后代为紫色金鱼的可能性是________________。
(3)若C组的正反交实验结果相同，说明这4对基因位于_______________。
II．一条雌性金鱼的眼型表现为异型眼（甲），甲与双亲及周围其他个体的眼型都不同。让甲金鱼与正常眼雄鱼杂交，得到足够多的F₁个体，统计发现F₁表现型及比例为异型眼雌∶异型眼雄∶正常眼雌∶正常眼雄=1∶1∶1∶1。
(4)若该眼型由核内显性基因E控制，则该变异来源最可能是_________________。
(5)甲金鱼与正常眼雄鱼杂交结果说明异型眼金鱼为___________（纯合子／杂合子），但无法确定该基因位于常染色体上。
(6)请利用甲金鱼与正常眼雄鱼杂交得到的后代作为实验材料，设计一次交配实验，证明该基因是位于常染色体上还是位于X染色体上。
实验方案：__________________________________。
结果预测及结论：____________________________________。

决定玉米籽粒有色（C）和无色（c）、淀粉质（Wx）和蜡质（wx）的基因位于9号染色体上，结构异常的9号染色体一端有染色体结节，另一端有来自8号染色体的片段（见左图）。科学家利用玉米染色体的特殊性进行了右图所示的研究。请回答问题：

（1）8号染色体片段转移到9号染色体上的变异现象称为　      。
（2）右图中的母本在减数分裂形成配子时，这两对基因所在的染色体_____（填“能”或“不能”）发生联会。
（3）右图中的亲本杂交时，F₁出现了四种表现型，其中表现型为无色蜡质个体的出现，说明亲代_____________细胞在减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间发生了__________，产生了基因型为_______________的重组型配子。
（4）由于异常的9号染色体上有__________________作为C和wx的细胞学标记，所以可在显微镜下通过观察染色体来研究两对基因的重组现象。将F₁表现型为无色蜡质个体的组织细胞制成临时装片观察，观察到___________________的染色体，可作为基因重组的细胞学证据。

西瓜（2N=22）消暑解渴，深受百姓喜爱。三倍体无籽西瓜由日本植物细胞遗传学家木原均在1951年培育得到。已知西瓜的宽叶（A）对窄叶（a）为显性，不抗病（B）对抗病（b）为显性，两对等位基因自由组合。现有利用纯种宽叶不抗病品种甲和纯种窄叶抗病品种乙进行育种，请根据下列育种方法的流程图回答有关问题。

（1）通过①过程获得无子西瓜A时需要喷施的试剂是                     ，该试剂的作用和过程④传粉的作用都是促进果实的                  。
（2）②过程最常用的试剂是                           ，三倍体植株的基因型为                  ，其不能产生配子的主要原因是减数分裂过程中出现                                。
（3）通过过程③最终获得纯种宽叶抗病植株的育种方式为                       ，该育种方式的基本原理是                 ，F_n植株与四倍体植株因存在                  ，它们不属于同一物种。

(14分)小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖。控制小麦高杆的基因A和控制小麦矮杆的基因a是一对等位基因。控制小麦抗病的基因B和控制小麦感病的基因b是一对等位基因，两对基因位于两对同源染色体上。
 
(1)若要通过杂交育种的方法选育矮杆(aa)抗病(BB)的小麦新品种，所选择亲本的基因型是_____________________；确定表现型为矮杆抗病小麦是否为理想类型的最适合的方法
是_____________________。
(2)某同学设计了培育小麦矮杆抗病新品种的另一种育种方法，过程如右图所示。其中的③表示_________________技术，乙植株中矮杆抗病个体占__________________。
(3)为探究DNA分子的半保留复制特点。某同学首先采用适当的方法使小麦根尖细胞染色体的DNA全部被³H胸腺嘧啶脱氧核苷标记，然后转移到不含³H胸腺嘧啶脱氧核苷的培养基培养，观察细胞中每条染色体的染色单体的标记情况。
①对根尖细胞的有丝分裂进行观察时，最佳选择是有丝分裂_____________期的细胞。
②转移培养基培养后，细胞第一次有丝分裂的标记特点是每条染色体的_________条染色单体被标记，细胞第二次有丝分裂的标记特点是每条染色体的__________条染色单体被标记。

人类第7号染色体和第9号之间可以发生相互易位(如图) ，但易位后细胞内基因结构和种类未变化；后代如果出现9号染色体“部分三体”（细胞中出现某一染色体的某一片断有三份），则表现为痴呆病患者，如果出现9号染色体“部分单体”（细胞中出现某一染色体的部分缺失），则会使孕妇早期流产。图5-乙为由于发生第7和第9号染色体之间易位而导致的流产、痴呆病系谱图，已知Ⅰ-2、Ⅱ-2为图5-甲所示染色体易位携带者，II-1为染色体正常。

（1）个体Ⅰ-2的7或9号染色体上基因的       发生了改变。
（2）个体Ⅱ-2能够产生    种配子，分别为                   （用甲图中的数字表示）。
（3）写出个体Ⅲ-1的7和9号染色体组合          （用甲图中的数字和符号表示）。
（4）Ⅲ-3已出生，其为7／9染色体易位携带者的概率是     。Ⅱ-2与Ⅱ-1再生一个染色体正常孩子的几率为            。
（5）为防止生出患染色体异常遗传病的孩子，建议婚前进行         ，妊娠期间进行羊水检查或产前诊断，需要使用      （仪器）检验胎儿细胞的        是否异常。

果蝇是遗传学研究常用的生物材料，请回答下列有关果蝇遗传试验的问题：
（1）已知果蝇黄身和黑身为一对相对性状，控制该性状的基因位于常染色体上，一对体色为黑身的果蝇交配，后代有多只黑身果蝇和一只黄身雄果蝇，分析认为体色异常原因有两种：一是基因突变（只考虑一个基因）的结果，二是隐性基因携带者之间交配的结果，请设计杂交实验并预测试验结果。
试验方案：将这只黄身雄果蝇与__________________交配，获得若干后代，若后代_____________，则为原因一；若后代_______________________________________，则为原因二。
（2）科学家布里吉斯发现白眼雌果蝇（X^bX^b）和红眼雄果蝇（X^BY）杂交的子一代出现了一个白眼雌果蝇，大量观察发现，上述杂交中，2000—3000只红眼雌果蝇中会出现一只白眼雌果蝇，同样在2000—3000只白眼雄果蝇中会出现一只红眼雄果蝇。对于果蝇来说，染色体与性别关系如下表，该白眼雌果蝇的出现可能为基因突变也可能为染色体变异，请设计简单杂交实验确定是哪一种原因引起的。

XXY	XO	XXX	YO
雌性可育	雄性不可育	死亡	死亡

实验方案：                                              ，统计F₁的表现型情况；
结果预测：若__________________________________________，则为基因突变；
若__________________________________________，则为染色体变异。

下图为利用玉米（2N=20）的幼苗芽尖细胞（基因型BbTt）进行实验的流程示意图。请分析并回答：

（1）植株A的体细胞内最多时有      个染色体组，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是       。
（2）秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制       的形成。
（3）基因重组发生在图中       （填编号）过程。
（4）利用幼苗2培育出植株B的育种过程的最大优点是       ，植株B纯合的概率为       。
（5）植株C属于单倍体是因为       ，其培育成功说明花药细胞具有       。

（10分，每空1分）现有两株纯种六倍体普通小麦（体细胞中含有42条染色体），一株普通小麦性状是高秆（D）抗锈病（T）；另一株普通小麦的性状是矮秆（d）易染锈病（t），两对基因独立遗传。育种专家提出了如图所示的Ⅰ、Ⅱ两种育种方法以获得小麦新品种。

（1）方法Ⅰ的主要育种原理是          ；方法Ⅱ的育种名称是             。
（2）（二）过程中，D和d的分离发生在               ，此时细胞中有       对同源染色体。
（3）（三）过程常用的方法为                ，此过程一个细胞中最多可含有    个染色体组。
（4）（四）过程最常用的化学药剂是          ，如将方法Ⅰ中获得的③⑤植株杂交，再让所得到的后代自交，则后代的基因型及比例为                                。
（5）（五）过程产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合体占                ；如果按（六）过程自交1次，则⑥中符合生产要求的能稳定遗传的个体占                 。

如图所示，科研小组用⁶⁰Co照射棉花种子，分别获得棕色（纤维颜色）和低酚（棉酚含量）两个新性状的品种。已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。回答下列问题：

（1）两个新性状中，棕色是__________，低酚是__________性状。诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是__________；白色、高酚的棉花植株基因型是_________。
（2）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为尽快获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从_______________________的区域中得到纯合棕色、高酚植株；再将该纯合体与图中表现型为_________的植株杂交后，取其子代花粉进行_______________和_______________即可获得纯合的抗虫高产棉花新品种。   

玉米的抗病和不抗病（基因为A、a）、高秆和矮秆（基因为B、b）是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：
取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株（乙）和不抗病高秆1株（丙）。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株（丁）。
另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。
请回答：
（1）对上述l株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常         ，功能丧失，无法合成叶绿素，该变异类型属于          。
（2）上述培育抗病高秆玉米的实验运用了            、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是                 。
（3）从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生           种配子。
（4）请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。